高温稳定型MLCC陶瓷的制备与研究

摘要

多层陶瓷电容器（MLCC）由于具有结构紧凑、体积小、比容高、介电损耗低、价格低廉等诸多优点，被广泛应用于各类电子设备。随着地下勘探、航空航天和军用移动通讯等设备的使用环境越来越恶劣，例如，用来探寻油气储量的电子设备，可能需要承受超过200℃的温度，这就要求再次扩大多层陶瓷电容器能正常工作的温度范围，因此，研究高温MLCC材料是目前多层陶瓷电容器发展的一个重要方向。
　　目前，BaTiO3（BT）以其极高的介电常数成为了MLCC的主要原料，但其居里温度过低的弱点限制着它的发展。和BaTiO3一样有着钙钛矿结构的钛酸铋钠（BNT）受到了人们的关注，但难以极化的特性却使得它无法批量化生产，而BNT与BT的复合材料(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3（BNBT）兼有两者的优点，有望成为高温可靠型MLCC产品的新材料。
　　本论文针对这些材料的特点，分别以 BNBT-Ca（BNBCT），BNBT-La-Nb与(Bi0.5Na0.5)1-xCaxTiO3-Mn（BNCT-Mn）为基料，深入分析掺杂改性和工艺条件对陶瓷介电性能的影响。主要内容如下：
　　1.对BNBCT体系进行了三种助烧剂（硼硅酸盐、CuV2O6、CuBi2O4）掺杂，将陶瓷烧结温度降低到了1120℃，将并对降烧后的基料进行稀土掺杂研究，最终在烧结温度1120℃下获得了-55℃~250℃的宽温范围内，满足 X9R标准的高温可靠型MLCC；
　　2.研制了BNBT-La-Nb和BNCT-Mn陶瓷材料，分别研究了主要成分和CaCO3掺杂对体系的影响，并研究了Fe2O3掺杂对BNCT-Mn烧结机制和介电性能的影响；
　　3.研究了工艺对陶瓷材料介电性能的影响。实验表明球磨时间越长，材料的损耗越小；相较于La离子的内掺杂，外掺杂的BNBT-La-Nb体系的容温特性得到了更大的改善。

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第一章绪论

1.1多层陶瓷电容器概述

1.2多层陶瓷电容器的发展趋势

1.3 MLCC的研究概况

1.4本文的选题依据和研究内容

第二章基料的结构与改进依据

2.1不同材料的微观结构

2.2陶瓷材料的极化机理

2.3 MLCC陶瓷材料的掺杂改性原理

第三章MLCC陶瓷材料的制备和研究

3.1 MLCC材料的生产方法

3.2 MLCC材料的分析与测试

第四章BNBCT基高温MLCC材料的改性研究

4.1 BNBCT基陶瓷的制备及研究

4.2助烧剂对BNBCT基陶瓷的介电性能的影响

4.3稀土掺杂对降烧后的BNBCT基陶瓷的影响

4.4二次球磨时间对Gd2O3掺杂BNBCT系陶瓷介电性能的影响

4.5本章小结

第五章BNBT-La-Nb基高温MLCC材料的制备研究

5.1 La掺杂对BNBT-La-Nb体系的影响

5.2 Nb掺杂对BNBT-La-Nb体系介电性能的影响

5.3 Ba含量对BNBT-La-Nb体系介电性能的影响

5.4 CaCO3掺杂对陶瓷介电性能的影响

5.5本章小结

第六章BNCT-Mn基高温MLCC材料的改性研究

6.1 Ca含量对体系介电性能的影响

6.2 Mn含量对体系介电性能的影响

6.3 La掺杂对体系介电性能的影响

6.4 Fe2O3掺杂对体系的影响

6.5本章小结

第七章总结与展望

7.1主要结论

7.2展望前景

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果